Épigénétique Flashcards
Quels sont les 4 principes fondamentaux des modifications épigénétiques ?
1- Une marque épigénétique doit altérer la chromatine, sans changer la séquence de nucléotides de l’ADN
2- Une marque épigénétique doit être transmise fidèlement d’une cellule à toutes ses descendantes
3- Les marques épigénétiques doivent être effacées dans les cellules de l’embryon précoce (sauf gènes sujet à l’empreinte parentale)
4- Après le stade blastocyte, les cellules de l’embryon recommencent à marquer leur chromatine selon leurs voies de différenciation
Quels sont les 4 niveaux auxquels les marques épigénétiques peuvent se faire ?
- Méthylation des cytosines de l’ADN (impact local)
- Altération des histones (impact local)
- Protéines Polycomb et Trithorax (plusieurs gènes)
- Structure des nucléosomes
Est-ce que la méthylation des cytosines de l’ADN augmente ou inhibe la transcription ?
Inhibe la transcription
Comment se nomme l’enzyme qui ajoute un groupe méthyle sur les cytosines de l’ADN ?
DNA-méthyle-transférase (DNMT)
Décrire comment est-ce que la méthylation des cytosines est transmise lors de la réplication de l’ADN ?
- Les deux brins d’ADN (méthylés) sont dénaturés en ADN simple-brin
- La DNA polymérase transforme chacun des brins simple brin en double brin ; le brin neuf n’est alors pas méthylé
- Le DNMT reconnaît une cytosine méthylée sur un brin et va donc méthyler la cytosine sur le brin complémentaire ; les deux brins sont alors méthylés
Vrai ou faux ? Les facteurs de transcription inhibiteurs recrutent le DNMT
Vrai
Vrai ou faux ? Seulement les cytosines immédiatements suivies d’un adénosine (CpA) sont méthylées
Faux, c’est seulement les cytosines suivies immédiatement par une guanine (CpG)
Décrire comment la méthylation des cytosines permet d’empêcher la transcription
- Parfois, la méthylation seule empêche la reconnaissance des gènes par d’autres facteurs de transcription
- Les cytosines méthylées recrutent un MeCP ; ces grosses protéines sont plus efficaces que le groupe méthyle seul pour empêcher la transcription
- Les MeCP recrutent à leur tour HDAC ; la méthylation de l’ADN contrôle donc l’acétylation des histones
Où se situe le gène MECP ?
Gène à transmission dominante situé sur le chromosome X… absence = syndrome de Rett chez les filles (létal chez les foetus masculins)
Décrire le syndrome de Rett
Développement normal jusqu’à l’âge d’un an environ, suivi d’un profond retard mental et d’une neurodégénérescence progressive
Chez des souris, la réactivation de MeCP2 à l’âge adulte rétablit un phénotype relativement normal = lueur d’espoir thérapeutique
En quoi consiste une histone “hypo-acétylée” ? “Hyper-acétylée” ?
- Hypo-acétylée si elle possède 0-1 acétyle
- Hyper-acétylée si elle possède 3 ou + acétyles
Quel est l’impact de l’acétylation des histones sur la transcription des gènes ?
Acétylation des histones altère leur structure secondaire et tertiaire et leur donne une configuration d’euchromatine = facilite la transcription
Vrai ou faux ? Chez la femme, le X inactivé est hypo-méthylé et hyper-acétylé
Faux, on veut le réprimer donc il est hyper-méthylé et hypo-acétylé
Nommer différentes modifications qui peuvent modifier les histones
- Phosphorylation
- Ubiquitination
- Méthylation
- Acétylation
- Glycosylation
- ADP-ribosylation
- SUMO-isation
PUMA GAS
En quoi consiste le “code d’histones” ?
L’effet sur la transcription dépend de l’histone (H1, H4, etc.), de l’acide aminé spécifique qui est modifié et du type et du nombre de molécules régulatrices (50 différentes) ajoutées
Quel est le rôle de Polycomb (Pc) et Trithorax (TTX) sur la transcription ?
- TTX active la transcription sur de longs segments d’ADN
- Pc inactive la transcription sur de longs segments d’ADN
Décrire le lien entre Pc/TTX et les histones
- Les Pc et TTX sont généralement recrutés par des histones modifiés (code d’histone)
- Les Pc et TTX peuvent modifier le code des histones
Quel est le rôle des topoisomérases sur la transcription ?
Topoisomérase peuvent faire glisser l’ADN sur les histones, pour exposer ou cacher les promoteurs et donc augmenter ou diminuer la transcription
Vrai ou faux ? L’ADN des spermatozoides n’est pas enroulé autour d’histones
Vrai, il est plutôt enroulé autour de protamines, qui permettent une compaction plus dense de l’ADN (mais empêche sa transcription). C’est seulement après la fécondation que l’ADN paternel se défait des protamines et s’associe aux histones
Quels sont les deux moyens pour l’ARN de contrôler la transcription ?
- Contrôle pré-transcriptionnel
- Contrôle post-transcriptionnel
Par quel mécanisme l’ARN double-brin peut-il inhiber la transcription des gènes ?
Se lie à la séquence d’ADN complémentaire, où il recrute l’enzyme Met1 qui méthyle les CpG adjacents.
= contrôle pré-transcriptionnel
Comment sont formées les siRNA (short inhibitory RNA) ?
1- L’ADN peut générer un ARN complémentaire à lui-même, formant une ou plusieurs “épingle(s) à cheveux” d’ARN double-brin
2- Lorsque deux brins d’un même segment d’ADN sont trancrits, ils sont complémentaires et leur liaison forme un segment d’ARN double-brin
Les siRNA sont formés à la suite de l’action de Dicer sur ces ARN double-brin
Comment se nomme l’enzyme qui reconnaît les ARN double-brin dans le cytoplasme ? Quel est son rôle ?
Dicer :
- Coupe l’ARN en courts segments d’ARN double-brin de 18 à 25 nucléotides : les siRNA (sont simple brins)
- Ces segments sont ensuite transférés vers RISC
Que fait le complexe RISC-ARN simple brin (siRNA) ?
Lorsqu’il reconnaît une séquence d’ARN complémentaire, il la clive. Cette destruction empêche donc la traduction de cet ARNm en protéine = contrôle post-transcriptionnel
Que sont les lncRNAs ?
long non-coding RNA ; par définition, sont plus longs que 200 nucléotides et ont peu/pas de potentiel de traduction en protéines.
À quoi servent les lncRNA en pré-transcription ?
Peuvent moduler le code d’histones et la chromatine (ex. H19 et XIST)
À quoi servent les lncRNA en post-transcription ?
Peuvent se lier à des mRNA, ce qui augmente leur demie-vie ou active leur dégradation
Vrai ou faux ? Les lncRNA ont un rôle crucial dans l’embryogenèse
Vrai ; de plus, la complexité des organes augmente avec le nombre et la variabilité des lncRNA, ils permettraient donc de générer une plus grande diversité de cellules/des tissus plus complexes
À quoi servent les miRNA ESCC et Let-7 ?
- ESCC = cellule devient (ou reste) cellule-souche
- Let-7 = différenciation de la cellule (perte de l’état souche)
À quoi sert le gène Myostatine ? Que se produit-il si ce gène est muté ?
Inhibe la croissance musculaire
- La mutation ponctuelle de Myostatine permet à miR1 de reconnaître et cliver l’ARNm de la Myostatine, ce qui cause une grande hypertrophie musculaire (mutation “Texel”)
Définir “empreinte parentale”
Gènes ayant une expression parentale préférentielle (paternelle ou maternelle)
Nommer des preuves de l’empreinte parentale
- Zygotes androgénétiques (2 noyaux paternels, 0 maternel) et gynogénétiques (2 noyaux maternels, 0 paternel) ne se développent pas normalement
- Môle hydatiforme complète
- Phénotypes des conceptions triploides ont aussi des phénotypes anormaux
- Expression phénotypique de certaines disomies uniparentales (ex. Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann)
Comment se déroule le développement d’un zygote androgénétique (chez la souris) ?
Développement relativement normal du placenta et des membranes, mais développement très désorganisé de l’embryon avec résorption rapide
Comment se déroule le développement d’un zygote gynogénétique (chez la souris) ?
Développement relativement normal mais retardé de l’embryon, avec hypoplasie placentaire sévère
Vrai ou faux ? La môle hydatiforme complète est d’origine gynogénétique
Faux, origine androgénétique (paternel x2)
Qu’est-ce qu’une môle hydatiforme complète ?
Produit de conception caractérisé par des villosités placentaires oedématiées et hyperplasiques, sans embryon
- Les villosités peuvent devenir malignes et éventuellement causer des métastases
Quels mécanismes peuvent causer une môle hydatiforme complète ?
- Fécondation par deux spermatozoides
- Fécondation par un seul spermatozoide, qui duplique chacun de ses chromosomes
Distinguer les phénotypes des triploidies maternelles VS paternelles
- Maternelle (2x mère, 1x père) : caractérisée par des placentas très hypoplasiques et des foetus avec un retard de croissance très important
- Paternelle (1x mère, 2x père) : caractérisé par des placentas volumieux avec des villosités placentaires oedématiées, et un embryon souvent très petit ou absent (parfois de taille relativement normale)
Dans toutes les grossesses triploides, on retrouve des malformations (fentes palatines, malformations du cerveau et du coeur, kystes rénaux et syndactilie 3-4). Ces grossesses sont donc presque toujours avortées de façon spontannée avant la fin de 2ième trimestre
Vrai ou faux ? Si on dit qu’un gène a une empreinte maternelle, alors le gène qui est exprimé est celui paternel
Vrai ! On donne le nom de l’empreinte (maternelle/paternelle) selon l’allèle réprimé
Quel est le rôle du gène IGF2 ?
Gène à expression paternelle (sur l’allèle du père) qui active la prolifération cellulaire dans plusieurs organes lors de l’embryogenèse (pédale de gas” pour le développement embryonnaire). Chez les adultes, cause des tumeurs
Quel est le rôle du gène H19 ?
Gène à expression maternelle (sur l’allèle de la mère) qui inhibe l’expression de IGF (pédale de frein du développement embryonnaire) via P57
En quoi consiste un “domaine d’empreinte” ?
Très petites régions chromosomiques sur lesquelles la majorité des gènes soumis à une empreinte parentale sont regroupés
En quoi consiste un “centre d’empreinte” ?
Gènes qui sont méthylés différemment sur l’allèle paternel VS maternel, se trouvent au sein des domaines d’empreinte
En quoi consiste la “marque d’empreinte” ?
Méthylation différentielle des gènes (selon paternel ou maternel) qui contrôle l’expression de ces allèles
Vrai ou faux ? La marque d’empreinte doit être effacée et réinstituée lors de la gamétogenèse
Vrai, car on veut que la marque qu’on met sur nos chromosomes reflète NOTRE sexe, et non celui de nos parents
Décrire le syndrome de Beckwith-Wiedemann
Maladie rare caractérisée par une hémi-hypertrophie congénitale ou macrosomie symmétrique, un omphalocèle, une macroglossie et des lobes d’oreilles striés.
- 10% de chances de développer une tumeur embryonnaire
- Anomalies expliquées par une surproduction de IGF2 et autres proto-oncogènes dans 11p.15.5
Quelle est la triade classique du syndrome de Beckwith-Wiedemann ?
- Omphalocoele
- Macroglossie
- Gigantisme asymmétrique
Nommer les différents types de tumeurs que peut développer un patient avec un syndrome de Beckwith-Wiedemann ?
- Wilms
- Hépatoblastomes
- Rhabdomyosarcomes
- Pancréatoblastomes
- Tumeurs corticosurrénaliennes
Nommer différentes combinaisons chromosomiques anormales qui peuvent causer un syndrome de Beckwith-Wiedemann
- Disomie unipaternelle du chromosome 11
- Mutation ou délétion du H19 maternel
- Duplication du IGF2 paternel
Dans tous les cas, IGF2 est sur-exprimé, ce qui explique la susceptibilité aux cancers et la viscéromégalie
Vrai ou faux ? Les gènes sur le domaine 11.15.5 agissent comme des proto-oncogènes lorsqu’ils ont une expression paternelle
Vrai
- Ils agissent comme des suppresseurs de tumeurs lorsque leur expression est maternelle
- Cela pourrait provenir du fait que les pères veulent avoir des gros bébés pour qu’ils survivent alors que les mères veulent plusieurs petits bébés (hypothèse de Haig)
Décrire le syndrome de Silver-Russel
Caractérisé par un retard de croissance prénatal et postnatal sévère en association avec plusieurs dysmorphismes
Par quoi est causé le syndrome de Silver-Russel ?
Anomalie en 11p15.5 ; soit une absence de méthylation de l’allèle paternel de H19 ou une duplication du H19 maternel, causant une surexpression de H19
- Dans environ 10% des cas, découle d’une anomalie du chromosome 7
Comment est-ce que H19 parvient à inhiber IGF2 ?
- H19 est transcrit en ARNm, mais il n’est pas traduit en protéines
- ARNm est digéré en lncRNA
- Ce lncRNA inhibe partiellement l’action d’IGF2 et d’au moins 4 autres proto-oncogènes
Vrai ou faux ? Les fécondations in vitro augmentent le risque de maladies comme le syndrome de Silver-Russel ou Beckwith- Wiedemann
Faux, on pense plutôt que l’augmentation de ces maladies dans les fécondations in vitro est dûe à des erreurs de l’établissement de l’empreinte durant la gamétogenèse
Quel est le rôle de DNMT et HDAC dans le cancer ?
Des perturbations épigénétiques impliquent DNMT et HDAC, ce qui augmente ou diminue leur expression et donc inhibe l’expression de gènes de façon non-spécifique… si, par hasard, la cellule inhibe un gène suppresseur de tumeur, alors sa croissance peut être favorisée (devient un cancer)
- Au contraire, on peut les utiliser pour réactiver des gènes de façon non-spécifique, dont des gènes suppresseurs de tumeur comme p53
Quel est le lien entre les miRNA et le cancer ?
Les miRNA sont impliqués dans l’angiogenèse tumorale et le développement de métastases.
- Les miRNAs peuvent être oncogéniques (oncomirs) ou agir comme suppresseurs de tumeurs, selon ce qu’ils inhibent
- Ainsi, un miRNA peut avoir un effet anti-oncogénique dans un tissu, mais un effet oncogénique dans un autre tissu
Quel est le lien entre la nutrition maternelle et l’épigénétique de son enfant ? Donner l’exemple du manques de calories durant la grossesse
Le manque de calories durant la grossesse augmente le risque d’obésité, d’athérosclérose et de maladies coronariennes à l’âge adulte
Vrai ou faux ? CRISPR-Cas9 a jusqu’à présent des effets très prometteurs lorsqu’il est utilisé sur des embryons humains
Faux, il perturbe énormement le génome lorsqu’il est utilisé sur des embryons humains, avec un résultat catastrophique
À quoi sert la technique CRISPR-Cas9 ?
- Permet d’inactiver les allèles d’un gène muté (ex. inactiver l’allèle muté de la huntintin pour traiter la maladie de Huntington)
- En modifiant Cas9, le complexe peut convertir une cytosine en thymine, ce qui peut réparer une mutation ponctuelle
Décrire comment on utilise CRISP-Cas9 présentemment, en oncologie
On prend les lymphocytes T d’un patient, on inactive les deux allèles du gène PD-1 et on réinjecte les LT dans notre patient. Cette modification permet aux lymphocytes T de reconnaître et tuer les cellules malignes
Décrire briévement comment fonctionne le système CRISPR-Cas9
- Un single-guide RNA (sgRNA) fait un complexe avec l’enzyme Cas9
- Le sgRNA reconnaît et lie l’ADN complémentaire, et Cas9 coupe les deux brins d’ADN
- Une fois l’ADN coupé, la machinerie tente de réparer les segments coupés… deux options, knock-in ou knock-out (voir prochaine flashcard)
Distinguer le CRISPR knock-in vs knock-out
- Knock-out : S’il n’y a pas d’ADN double-brin pour la réparation de la cassure causée par Cas9, il y a une micro-délétion de la région coupée ou micro-insertion, ce qui inactive l’allèle remanié
- Knock-in : si un segment d’ADN double-brin complémentaire aux deux extrémités est ajouté au système CRISPR-Cas9, alors la machinerie de réparation va l’utiliser comme gabarit pour réparer la cassure : on peut donc insérer des nouveaux gènes
